JP2021081111A - 蓄熱式燃焼設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるように対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備において、炉内で燃料を燃焼させた後の燃焼排ガスの温度が高温になった場合にも耐火物で構成された蓄熱容器の耐久性に悪影響を及ぼすのを防止する。【解決手段】 燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるように対になった蓄熱式燃焼バーナー10a,10bを備えた蓄熱式燃焼設備において、一方の蓄熱式燃焼バーナー10aにより炉１内で燃焼された後の燃焼排ガスを他方の蓄熱式燃焼バーナー10bにおける蓄熱容器12bに導く前の位置に冷却用空気を供給する冷却空気供給手段40を設け、燃焼排ガスの温度が前記の蓄熱容器の耐久性に悪影響を及ぼす高温である場合に、前記の冷却空気供給手段から燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く部分に冷却用空気を供給するようにした。【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方の蓄熱式燃焼バーナーと、燃料供給ノズルからの燃料の供給を停止させると共に、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにした他方の蓄熱式燃焼バーナーとにおいて燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるように対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備に関するものである。特に、前記の蓄熱式燃焼バーナーにおいて、蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させ、燃料を炉内で燃焼させてセラミックスなどの被処理物を加熱処理する場合、燃料を燃焼させて炉内を加熱させる温度を高温にすることが必要になって、燃焼排ガスの温度も高温になり、燃焼を行わない他方の蓄熱式燃焼バーナーにおいて、このように高温になった炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に蓄熱させる場合に、耐火物で構成された蓄熱容器が高温になった燃焼排ガスによって耐久性が低下するのを適切に防止できるようにした点に特徴を有するものである。なお、ここでいう高温とは、蓄熱容器に悪影響を及ぼすような温度、例えば、１４００℃以上の温度をいう。

従来から、鋼材などの各種の被処理物を加熱処理する工業炉などにおいては、炉内において燃料を燃焼させた燃焼排ガスの熱を有効に利用するように、特許文献１等に示されるように、炉内において燃料を燃焼させた後の燃焼排ガスを耐火物で構成された蓄熱容器に導き、燃焼排ガスの熱を前記の蓄熱容器内に収容させたセラミック製のボールやハニカム等の蓄熱体に蓄熱させる一方、前記のようにして蓄熱体に蓄熱された蓄熱容器内を通して燃焼用空気を加熱させ、このように加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させるようにし、このような操作を交互に切り換える対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備が広く利用されている。

ここで、前記のように蓄熱式燃焼バーナーにおいて、蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させ、燃料を炉内で燃焼させて被処理物を加熱処理する場合、セラミックスなどの被処理物を加熱処理する場合には、燃料を燃焼させて炉内を加熱させる温度を高温にすることが必要になって、燃焼排ガスの温度も高温になり、燃焼を行わない他方の蓄熱式燃焼バーナーにおいて、このように高温になった燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて、蓄熱容器に収容された蓄熱体に蓄熱させる場合に、耐火物で構成された蓄熱容器が高温になった燃焼排ガスによって耐久性が低下するという問題があった。

なお、前記の特許文献１に示す蓄熱式燃焼設備においては、燃焼時における空燃比を１．０未満にするとともに、排気状態にある蓄熱式バーナーの蓄熱室（蓄熱容器）の高温側空間に燃焼用空気を供給して燃焼排ガス中の未燃分を完全燃焼させることが示されているが、前記のような問題を解決することはできないものであり、さらに、前記のように排気状態にある蓄熱式バーナーの蓄熱室の高温側空間に燃焼用空気を供給して燃焼排ガス中の未燃分を完全燃焼させるため、蓄熱室（蓄熱容器）に導かれる燃焼排ガスの温度がさらに高くなって、蓄熱室（蓄熱容器）の耐久性がさらに低下するという問題があった。

特開２００１−１４１２３２号公報

本発明は、蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方の蓄熱式燃焼バーナーと、燃料供給ノズルからの燃料の供給を停止させると共に、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにした他方の蓄熱式燃焼バーナーとにおいて燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるように対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備における前記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、前記のような蓄熱式燃焼バーナーにおいて、蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させ、燃料を炉内で燃焼させてセラミックスなどの被処理物を加熱処理する場合、燃料を燃焼させて炉内を加熱させる温度を高温にすることが必要になって、燃焼排ガスの温度も高温になり、燃焼を行わない他方の蓄熱式燃焼バーナーにおいて、このように高温になった燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に蓄熱させる場合に、耐火物で構成された蓄熱容器が高温になった燃焼排ガスによって耐久性が低下するのを適切に防止できるようにすることを課題とするものである。

本発明に係る蓄熱式燃焼設備においては、前記のような課題を解決するため、蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方の蓄熱式燃焼バーナーと、燃料供給ノズルからの燃料の供給を停止させると共に、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにした他方の蓄熱式燃焼バーナーとによって燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるように対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備において、炉内で燃焼された後の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナーにおける蓄熱容器に導く前の位置に冷却用空気を供給する冷却空気供給手段を設け、燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く側に設けられた冷却空気供給手段から冷却用空気を供給するようにした。なお、蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる側の蓄熱式燃焼バーナーにおいては、前記の冷却空気供給手段から冷却用空気を供給させないようにする。

そして、本発明の蓄熱式燃焼設備のように、燃焼と蓄熱とを交互に切り換えて行う対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備において、冷却空気供給手段から燃料が燃焼された後の燃焼排ガスが炉内から蓄熱容器に導かれる部分に冷却用空気を供給すると、このように供給された冷却用空気により蓄熱容器に導かれる燃焼排ガスの温度が低下されて、燃焼排ガスによって蓄熱容器の耐久性が低下するのが防止されるようになる。

ここで、前記の蓄熱式燃焼設備において、特に燃焼排ガスの温度が一般的な耐火物で構成された蓄熱容器の耐久性に悪影響を及ぼす温度以上である場合には、冷却空気供給手段から燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導かれる部分に冷却用空気を供給させて、燃焼排ガスの温度を蓄熱容器の耐久性に悪影響を及ぼさない温度に低下させるようにすることが好ましい。

また、一般的な耐火物で構成された蓄熱容器の耐久性に悪影響を及ぼすのは約１４００℃以上である。なお、冷却用空気を供給し始める温度は、１４００℃ちょうどでなくても、１４００℃以上のどの温度でもよい。

また、本発明に係る蓄熱式燃焼設備において、前記のように燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導かれる部分に、冷却空気供給手段から冷却用空気を供給した場合、蓄熱容器を通して排気させる燃焼排ガスの量が増加し、このように増加した燃焼排ガスを排出させるため、大型の排気装置が必要になったり、このような排気装置による燃焼排ガスの排気量を制御したりすることが必要になる。このため、本発明に係る蓄熱式燃焼設備において、前記のように燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導かれる部分に、冷却空気供給手段から冷却用空気を供給した場合には、前記の燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部を炉内から排出させる排ガス排出手段を設けることが好ましい。ここで、このように炉内から燃焼排ガスを排出させる場合、この燃焼排ガスの温度が高温であるため、このような排ガス排出手段に熱交換器などを設けて、燃焼排ガスの熱を有効に利用させるようにすることが好ましい。

また、本発明に係る蓄熱式燃焼設備において、前記のように燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部を炉内から排出させる排ガス排出手段としては、前記の炉内における高温の燃焼排ガスを排出させる煙道を設けると共に、この煙道を通して排出させる高温の燃焼排ガスの量を制御する制御装置を設けるようにすることができる。このようにようにすると、従来から炉に設けられている煙道を利用して、排出させる高温の燃焼排ガスの量を制御装置により制御することができ、別に、炉内における高温の燃焼排ガスを排出させるための装置を新たに設ける必要がなく、設備に要するコストを低減できるようになる。

また、本発明に係る蓄熱式燃焼設備において、前記のように冷却空気供給手段から冷却用空気を供給した場合に、前記の燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部を排ガス排出手段により炉内から排出させるにあたっては、冷却空気供給手段から供給する冷却用空気の供給量に対応するようにして、前記の排ガス排出手段により炉内から燃焼排ガスの一部を排出させる量を決定させるようにすることが好ましい。具体的には、冷却用空気を炉内に供給しても、炉内の圧力が変動しないように、燃焼排ガスの一部を排出させる量を調整して排出する。

また、燃焼排ガスが蓄熱容器に導かれる前の位置に冷却空気供給手段を設けるにあたっては、その位置が蓄熱式燃焼バーナーを取り付ける炉の近傍であることが好ましい。そのようにすれば、冷却用空気が蓄熱容器の全体に広がりやすくなり、蓄熱容器に導かれる燃焼排ガスの温度を低下でき、蓄熱容器全体の耐久性が低下するのを防止できる。

本発明における蓄熱式燃焼設備においては、前記のように蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにし、燃焼と蓄熱とを交互に行う対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備において、炉内で燃焼された後の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナーにおける蓄熱容器に導く前の位置に冷却用空気を供給する冷却空気供給手段を設け、燃料を燃焼された後の燃焼排ガスの温度が前記の蓄熱容器の耐久性に悪影響を及ぼす高温である場合に、冷却空気供給手段から燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く部分に冷却用空気を供給させるようにした。

このように、本発明における蓄熱式燃焼設備においては、冷却空気供給手段から炉内で燃焼された後の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナーにおける蓄熱容器に導く部分に冷却用空気を供給させるようにしたため、炉内で燃料を燃焼された後の燃焼排ガスの温度が蓄熱容器の耐久性に悪影響を及ぼす高温であっても、この燃焼排ガスに対して冷却空気供給手段から冷却用空気を供給することにより、蓄熱容器に導かれる燃焼排ガスの温度が低下され、燃焼排ガスによって蓄熱容器の耐久性が低下するのを防止できるようになった。

本発明の一実施形態に係る蓄熱式燃焼設備を炉に設けて使用する例を示し、対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備における第１の蓄熱式燃焼バーナーにおいて、蓄熱体を収容させた蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方、第２の蓄熱式燃焼バーナーにおいて、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるにあたり、炉内で燃焼された後の燃焼排ガスを第２の蓄熱式燃焼バーナーにおける蓄熱容器に導く前の位置に冷却空気供給手段から冷却用空気を供給する一方、過剰な燃焼排ガスを炉内から煙道を通して排出させる状態を示した概略説明図である。 前記の実施形態における蓄熱式燃焼設備において、対になった蓄熱式燃焼バーナーにおける燃焼と蓄熱とを切り換える場合を示し、第２の蓄熱式燃焼バーナーにおいて、蓄熱体を収容させた蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方、第１の蓄熱式燃焼バーナーにおいて、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるにあたり、炉内で燃焼された後の燃焼排ガスを第１の蓄熱式燃焼バーナーにおける蓄熱容器に導く前の位置に冷却空気供給手段から冷却用空気を供給する一方、過剰な燃焼排ガスを炉内から煙道を通して排出させる状態を示した概略説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る蓄熱式燃焼設備を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る蓄熱式燃焼設備は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、蓄熱式燃焼バーナー１０として、図１及び図２に示すように、対になった第１の蓄熱式燃焼バーナー１０ａと第２の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂとを工業炉からなる炉１の内部に向けて対向するように設け、対になった各蓄熱式燃焼バーナー１０ａ，１０ｂにおいては、それぞれ燃料を炉１内に導く燃料供給管１１ａ，１１ｂを設けると共に、レンガなどの耐火物で構成された蓄熱容器１２ａ，１２ｂを設け、各蓄熱容器１２ａ，１２ｂ内には、それぞれ蓄熱容器１２ａ，１２ｂよりも耐熱性の高い蓄熱体ｘを収容させている。

ここで、図１に示した蓄熱式燃焼設備においては、一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａにおいて、燃料供給管１１ａに設けた弁１１ａ１を開けて、燃料を炉１の内部に向けて供給する一方、他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂにおいて、燃料供給管１１ｂに設けた弁１１ｂ１を閉じて、燃料が炉１の内部に供給させないようにしている。なお、この実施形態における蓄熱式燃焼設備において、図１及び図２に示した前記の弁１１ａ１，１１ｂ１及び後述する各弁については、それぞれ弁を開いた状態を白抜きで示し、弁を閉じた状態を黒塗りで示すようにした。

そして、図１に示した蓄熱式燃焼設備においては、一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａにおいて、前記のように燃料供給管１１ａに設けた弁１１ａ１を開けて、燃料を炉１の内部に向けて供給すると共に、給気装置２０から燃焼用空気を前記の一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａ側に設けた一方の蓄熱容器１２ａに導く空気案内経路２１ａに設けた弁２１ａ１を開ける一方、この一方の蓄熱容器１２ａから燃焼排ガスを排気装置３０に導く排ガス経路３１ａに設けた弁３１ａ１を閉じるようにし、前記の燃焼用空気を前記の蓄熱式燃焼バーナー１０ａ側に設けた一方の蓄熱容器１２ａに収容されて蓄熱された状態にある蓄熱体ｘを通して加熱させ、このように加熱された燃焼用空気と前記の燃料供給管１１ａから供給された燃料とを混合させて燃料を炉１の内部に向けて燃焼させるようにしている。

一方、図１に示した蓄熱式燃焼設備において、他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂにおいては、前記のように燃料供給管１１ｂに設けた弁１１ｂ１を閉じて、燃料を炉１の内部に向けて供給させないようにすると共に、給気装置２０から燃焼用空気を前記の他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂ側に設けた他方の蓄熱容器１２ｂに導く空気案内経路２１ｂに設けた弁２１ｂ１を閉じて、燃焼用空気を他方の蓄熱容器１２ｂに導かないようにし、この状態で、この他方の蓄熱容器１２ｂから燃焼排ガスを排気装置３０に導く排ガス経路３１ｂに設けた弁３１ｂ１を開けて、前記のように炉１の内部において燃料を燃焼させた後の燃焼排ガスを前記の蓄熱容器１２ｂに導き、この蓄熱容器１２ｂに収容された蓄熱体ｘに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、蓄熱後の燃焼排ガスを前記の排ガス経路３１ｂを通して排気装置３０により排気させるようにしている。

ここで、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、各蓄熱式燃焼バーナー１０ａ，１０ｂに設けられた各蓄熱容器１２ａ，１２ｂに導かれる燃焼排ガスの温度を低下させるための冷却空気を供給する冷却空気供給手段４０を設け、冷却空気供給手段４０から冷却用空気を、燃焼排ガスを炉１内からそれぞれの蓄熱容器１２ａ，１２ｂに導く部分に供給する冷却用空気案内管４１ａ，４１ｂを設けると共に、これらの冷却用空気案内管４１ａ，４１ｂにそれぞれ開閉弁４１ａ１，４１ｂ１を設けている。

また、この実施形態における蓄熱式燃焼設備においては、炉１内において燃焼された燃焼排ガスの一部を炉１内から排出させる排ガス排出手段５０として、炉１の天井部１ａに、炉１の内で燃料を燃焼させた燃焼排ガスの一部を排出させるための煙道５０を設け、この煙道５０を通して排出させる燃焼排ガスの量を制御するために、この煙道５０にダンパー等の制御弁５１からなる制御装置５１を設けている。

そして、図１に示した蓄熱式燃焼設備における一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａにおいて、前記のように加熱された燃焼用空気と燃料供給管１１ａから供給された燃料とを混合させて炉１の内部で燃料を燃焼させたときにおける燃焼排ガスの温度が高くなり、このような燃焼排ガスが導かれる他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂに設けられた他方の蓄熱容器１２ｂの耐久性に悪影響を及ぼすような場合には、前記の冷却空気供給手段４０から冷却用空気を他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂに設けた他方の蓄熱容器１２ｂに導く冷却用空気案内管４１ｂに設けた開閉弁４１ｂ１を開けて、冷却用空気を燃焼排ガスが炉１内から前記の蓄熱容器１２ｂに導かれる部分に供給し、他方の蓄熱容器１２ｂに導かれる燃焼排ガスの温度をこの冷却用空気により前記の蓄熱容器１２ｂの耐久性に悪影響を及ぼさない温度に低下させて、このように温度が低下した燃焼排ガスを前記の蓄熱容器１２ｂに導くようにする。なお、前記の冷却空気供給手段４０から燃焼を行っている一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａ側に冷却用空気を導く冷却用空気案内管４１ａにおいては、この冷却用空気案内管４１ａ設けた開閉弁４１ａ１を閉じた状態にして、冷却用空気が一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａ側に供給されないようにしている。

ここで、前記のように冷却空気供給手段４０から冷却用空気を、燃焼排ガスが炉１内から他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂに設けた他方の蓄熱容器１２ｂに導く部分に供給すると、前記の蓄熱容器１２ｂに収容された蓄熱体ｘに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後における燃焼排ガスの量が増加して、前記の排ガス経路３１ｂを通して排気装置３０により排気させる排気量が増加し、排気装置３０として大型の装置を用いたり、排気量を適切に制御させたりことが必要になって、コストが高くついたりする。

このため、図１に示した蓄熱式燃焼設備においては、前記のように燃焼排ガスが炉１内から他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂに設けた他方の蓄熱容器１２ｂに導く部分に、冷却空気供給手段４０から冷却用空気を供給する場合には、炉１の天井部１ａに設けた炉１内における燃焼排ガスの一部を排出させるための煙道５０に設けた制御弁５１を調整し、冷却空気供給手段４０から他方の蓄熱容器１２ｂに導く部分に供給した冷却用空気の量に対応するようにして、煙道５０を通して炉１内から排出させる高温の燃焼排ガスの量を調整するようにしている。このようにすると、排気装置３０により排気させる燃焼排ガスの量が増加するのが防止され、排気装置３０として大型の装置を用いたり、排気量を適切に制御させたりする必要がなくなる。なお、このように煙道５０を通して炉１内から高温の燃焼排ガスを排出させる場合、この高温の燃焼排ガスの熱を有効に利用するように、前記の煙道５０に熱交換器（図示せず）などを設けて、燃焼排ガスの熱を有効に利用させるようにすることが好ましい。

次に、図２に示した蓄熱式燃焼設備においては、前記の図１に示した蓄熱式燃焼設備の場合とは、一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａと他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂとにおける燃焼と蓄熱とを切り換えるようにしている。

ここで、図２に示した蓄熱式燃焼設備においては、他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂにおいて、燃料供給管１１ｂに設けた弁１１ｂ１を開けて、燃料を炉１の内部に向けて供給する一方、一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａにおいて、燃料供給管１１ａに設けた弁１１ａ１を閉じて、燃料を炉１の内部に供給させないようにしている。

そして、図２に示した蓄熱式燃焼設備においては、他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂにおいて、前記のように燃料供給管１１ｂに設けた弁１１ｂ１を開けて、燃料を炉１の内部に向けて供給すると共に、給気装置２０から燃焼用空気を前記の他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂ側に設けた他方の蓄熱容器１２ｂに導く空気案内経路２１ｂに設けた弁２１ｂ１を開ける一方、この他方の蓄熱容器１２ｂから燃焼排ガスを排気装置３０に導く排ガス経路３１ｂに設けた弁３１ｂ１を閉じるようにし、前記の燃焼用空気を前記の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂ側に設けた他方の蓄熱容器１２ｂに収容されて蓄熱された状態にある蓄熱体ｘを通して加熱させ、このように加熱された燃焼用空気と前記の燃料供給管１１ｂから供給された燃料とを混合させて燃料を炉１の内部に向けて燃焼させるようにしている。

一方、図２に示した蓄熱式燃焼設備において、一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａにおいては、図１に示した他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂの場合と同様に、前記のように燃料供給管１１ａに設けた弁１１ａ１を閉じて、燃料を炉１の内部に向けて供給させないようにすると共に、給気装置２０から燃焼用空気を前記の一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａ側に設けた一方の蓄熱容器１２ａに導く空気案内経路２１ａに設けた弁２１ａ１を閉じて、燃焼用空気を一方の蓄熱容器１２ａに導かないようにし、この状態で、この一方の蓄熱容器１２ａから燃焼排ガスを排気装置３０に導く排ガス経路３１ａに設けた弁３１ａ１を開けて、前記のように炉１の内部において燃料を燃焼させた後の燃焼排ガスを前記の蓄熱容器１２ａに導き、この蓄熱容器１２ａに収容された蓄熱体ｘに燃焼排ガスの熱を蓄熱させた後、蓄熱後の燃焼排ガスを前記の排ガス経路３１ａを通して排気装置３０により排気させるようにしている。

そして、図２に示した蓄熱式燃焼設備における他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂにおいて、前記のように加熱された燃焼用空気と燃料供給管１１ｂから供給された燃料とを混合させて炉１の内部で燃料を燃焼させたときにおける燃焼排ガスの温度が高くなり、このような燃焼排ガスが導かれる一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａに設けられた他方の蓄熱容器１２ａの耐久性に悪影響を及ぼすような場合には、前記の図１に示した蓄熱式燃焼設備の場合とは逆に、前記の冷却空気供給手段４０から冷却用空気を一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａに設けた一方の蓄熱容器１２ａに導く冷却用空気案内管４１ａに設けた開閉弁４１ａ１を開けて、冷却用空気を燃焼排ガスが炉１内から前記の蓄熱容器１２ａに導かれる部分に供給し、一方の蓄熱容器１２ａに導かれる燃焼排ガスの温度をこの冷却用空気により前記の蓄熱容器１２ａの耐久性に悪影響を及ぼさない温度に低下させて、このように温度が低下した燃焼排ガスを前記の蓄熱容器１２ａに導くようにする。なお、前記の冷却空気供給手段４０から燃焼を行っている他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂ側に冷却用空気を導く冷却用空気案内管４１ｂにおいては、この冷却用空気案内管４１ｂに設けた開閉弁４１ｂ１を閉じた状態にして、冷却用空気が他方の蓄熱式燃焼バーナー１０ｂ側に供給されないようにしている。

ここで、前記のように冷却空気供給手段４０から冷却用空気を、燃焼排ガスが炉１内から一方の蓄熱式燃焼バーナー１０ａに設けた一方の蓄熱容器１２ａに導く部分に供給すると、前記の蓄熱容器１２ａから排ガス経路３１ａを通して排気装置３０に導かれる燃焼排ガスの量が増加する。

このため、図２に示した蓄熱式燃焼設備においても、前記の図１に示した蓄熱式燃焼設備の場合と同様に、炉１の天井部１ａに設けた炉１内における燃焼排ガスの一部を排出させるための煙道５０に設けた制御弁５１を調整し、冷却空気供給手段４０から一方の蓄熱容器１２ａに導く部分に供給した冷却用空気の量に対応するようにして、煙道５０を通して炉１内から排出させる高温の燃焼排ガスの量を調整するようにする。このようにすると、排気装置３０により排気させる燃焼排ガスの量が増加するのが防止され、排気装置３０として大型の装置を用いたり、排気量を適切に制御させたりする必要がなくなる。

また、前記の図１及び図２に示した蓄熱式燃焼設備においては、炉１内における燃焼排ガスの一部を炉１内から排出させる排ガス排出手段５０として、炉１の天井部１ａに煙道５０を設け、この煙道５０を通して炉１の内で燃料を燃焼させた後の燃焼排ガスの一部を排出させるように、煙道５０を通して排出させる燃焼排ガスの量を制御する制御弁５１からなる制御装置５１を設けるようにしたが、炉１内において燃焼された燃焼排ガスの一部を炉１内から排出させる排ガス排出手段５０はこのようなものに限られず、図示していないが、炉１の床などの部分に、炉１内における燃焼排ガスの一部を排出させる排出口と、この排出口を通して排出される燃焼排ガスの量を制御する制御装置を設けるようにすることもできる。

また、前記の特許文献１のように、燃焼排ガス中の未燃分が蓄熱容器の中で燃えて燃焼排ガスの温度が上がり、冷却用空気による燃焼排ガスの温度低下の効果が落ちないように、蓄熱式燃焼バーナーにおける燃焼時の空気比を１以上にするとよい。

１ ：炉
１ａ ：天井部
１０，１０ａ，１０ｂ ：蓄熱式燃焼バーナー
１１ａ，１１ｂ ：燃料供給管
１１ａ１，１１ｂ１ ：弁
１２ａ，１２ｂ ：蓄熱容器
２０ ：給気装置
２１ａ，２１ｂ ：空気案内経路
２１ａ１，２１ｂ１ ：弁
３０ ：排気装置
３１ａ，３１ｂ ：排ガス経路
３１ａ１，３１ｂ１ ：弁
４０ ：冷却空気供給手段
４１ａ，４１ｂ ：冷却用空気案内管
４１ａ１，４１ｂ１ ：開閉弁
５０ ：煙道（排ガス排出手段）
５１ ：制御弁（制御装置）
ｘ ：蓄熱体

なお、前記の特許文献１に示す蓄熱式燃焼設備においては、燃焼時における空気比を１．０未満にするとともに、排気状態にある蓄熱式バーナーの蓄熱室（蓄熱容器）の高温側空間に燃焼用空気を供給して燃焼排ガス中の未燃分を完全燃焼させることが示されているが、前記のような問題を解決することはできないものであり、さらに、前記のように排気状態にある蓄熱式バーナーの蓄熱室の高温側空間に燃焼用空気を供給して燃焼排ガス中の未燃分を完全燃焼させるため、蓄熱室（蓄熱容器）に導かれる燃焼排ガスの温度がさらに高くなって、蓄熱室（蓄熱容器）の耐久性がさらに低下するという問題があった。

本発明に係る蓄熱式燃焼設備においては、前記のような課題を解決するため、蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方の蓄熱式燃焼バーナーと、燃料供給ノズルからの燃料の供給を停止させると共に、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにした他方の蓄熱式燃焼バーナーとによって燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるように対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備において、炉内で燃焼された後の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナーにおける蓄熱容器に導く前の位置に冷却用空気を供給する冷却空気供給手段を設け、燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く側に設けられた冷却空気供給手段から冷却用空気を供給した場合に、炉内で燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部を炉内から排出させる排ガス排出手段を設けた。なお、蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる側の蓄熱式燃焼バーナーにおいては、前記の冷却空気供給手段から冷却用空気を供給させないようにする。

また、本発明に係る蓄熱式燃焼設備においては、前記のように燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導かれる部分に、冷却空気供給手段から冷却用空気を供給した場合には、炉内で燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部を炉内から排出させる排ガス排出手段を設けた。このようにすると、前記のように燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導かれる部分に、冷却空気供給手段から冷却用空気を供給した場合においても、炉内で燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部が排ガス排出手段によって排出されるようになり、蓄熱容器を通して排気させる燃焼排ガスの量が増加するのを防止することができる。このため、増加した燃焼排ガスを排出させるように、大型の排気装置を設けたり、このような排気装置による燃焼排ガスの排気量を制御したりする必要がなくなる。

本発明に係る蓄熱式燃焼設備においては、前記のような課題を解決するため、蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方の蓄熱式燃焼バーナーと、燃料供給ノズルからの燃料の供給を停止させると共に、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにした他方の蓄熱式燃焼バーナーとによって燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるように対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備において、炉内で燃焼された後の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナーにおける蓄熱容器に導く前の位置に冷却用空気を供給する冷却空気供給手段を設け、燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く側に設けられた冷却空気供給手段から冷却用空気を供給する一方、炉内で燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部を炉内から排出させる排ガス排出手段を設け、前記の排ガス排出手段によって排出させる高温の燃焼排ガスの量を、前記の冷却空気供給手段から燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く側に供給する冷却用空気の供給量に応じて決定するようにした。なお、蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる側の蓄熱式燃焼バーナーにおいては、前記の冷却空気供給手段から冷却用空気を供給させないようにする。

また、本発明に係る蓄熱式燃焼設備においては、前記のように冷却空気供給手段から冷却用空気を供給した場合に、前記の燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部を排ガス排出手段により炉内から排出させるにあたって、冷却空気供給手段から供給する冷却用空気の供給量に対応するようにして、前記の排ガス排出手段により炉内から燃焼排ガスの一部を排出させる量を決定するようにしている。具体的には、冷却用空気を炉内に供給しても、炉内の圧力が変動しないように、燃焼排ガスの一部を排出させる量を調整して排出する。

Claims (7)

1. 蓄熱体を収容させた耐火物で構成された蓄熱容器を通して加熱された燃焼用空気と、燃料供給ノズルから供給された燃料とを混合させて、燃料を炉内で燃焼させる一方の蓄熱式燃焼バーナーと、燃料供給ノズルからの燃料の供給を停止させると共に、炉内において燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導いて蓄熱容器に収容された蓄熱体に燃焼排ガスの熱を蓄熱させるようにした他方の蓄熱式燃焼バーナーとによって燃焼と蓄熱とを交互に切り換えるように対になった蓄熱式燃焼バーナーを備えた蓄熱式燃焼設備において、炉内で燃焼された後の燃焼排ガスを蓄熱式燃焼バーナーにおける蓄熱容器に導く前の位置に冷却用空気を供給する冷却空気供給手段を設け、燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く側に設けられた冷却空気供給手段から冷却用空気を供給することを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
2. 請求項１に記載の蓄熱式燃焼設備において、燃料を燃焼された後の前記の燃焼排ガスの温度が蓄熱容器の耐久性に悪影響を及ぼす温度以上になる場合に、燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く部分に設けられた冷却空気供給手段から冷却用空気を供給することを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
3. 請求項２に記載の蓄熱式燃焼設備において、燃焼排ガスの温度が１４００℃以上になった場合に、前記の冷却用空気を供給することを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の蓄熱式燃焼設備において、燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く側に設けられた冷却空気供給手段から冷却用空気を供給した場合に、前記の燃焼された後の高温の燃焼排ガスの一部を炉内から排出させる排ガス排出手段を設けたことを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
5. 請求項４に記載の蓄熱式燃焼設備において、前記の排ガス排出手段として、前記の炉内における高温の燃焼排ガスを排出させる煙道を設けると共に、この煙道を通して排出させる高温の燃焼排ガスの量を制御する制御装置を設けたことを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
6. 請求項４又は請求項５に記載の蓄熱式燃焼設備において、前記の排ガス排出手段によって排出させる高温の燃焼排ガスの量を、前記の冷却空気供給手段から燃料が燃焼された後の燃焼排ガスを炉内から蓄熱容器に導く側に供給する冷却用空気の供給量に応じて決定することを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
7. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の蓄熱式燃焼設備において、前記の冷却空気供給手段を設ける前記の蓄熱容器に導く前の位置とは、前記の蓄熱式燃焼バーナーを取り付ける炉の近傍であることを特徴とする蓄熱式燃焼設備。
   

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